CN111099262A - 一种磁悬浮周期支承的减振传送带 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁悬浮周期支承的减振传送带，该传送带包括永磁材料柔性传送带，具有实时可控变分布磁力支承的电磁铁基座，张紧力控制器，传感器，智能控制器以及支架。传送带和电磁铁之间通过磁斥力形成悬浮支承，减少了摩擦阻力。根据周期结构理论，当电磁铁基座支承磁力呈周期性变化时，系统出现带隙特征，特定的振动频率会受到抑制。对初始工况，系统按照给定的频率工作，通过加入传感器和智能控制器，可以调节传送带张紧力和电磁铁基座支承力的周期以及大小，实现了对有扰动载荷时带隙的智能实时调控，扩大了减振抑制频率的范围。本发明提供的是一种智能可调的针对特定频率范围的振动进行抑制的新型传送带。

Description

一种磁悬浮周期支承的减振传送带

技术领域

本发明涉及磁悬浮传送带减振技术领域，具体是一种磁悬浮周期支承的减振传送带。

背景技术

传送带是一种常见的输送结构，其种类繁多，形式各样，在工农业生产，流水线作业，物流分拣等领域有着广泛的应用。传统的传送带大多是滚轮接触式支承，这种传送带易磨损，稳定性差，难维护，使用寿命短，传输速度慢，而且自动化程度低，实时调节困难。为了减少机械摩擦改进的传送带有气垫型传送带和磁悬浮传送带等，这种传送带结构特点是仅有气流阻力，大大减少了接触摩擦，改善了传送带磨损的难题，尤其是磁悬浮传送带运行无机械摩擦，速度快，能效高。然而，这类传送带在各个位置的支承力是固定不变的，无法根据实际情况改变支承力分布，尤其是对于精密加工流水线，制药，液体罐装等行业，对传送带振动频率有特定要求，传统的传送带无法实现这种减振功能，因此，对传送带进行改良，在提高传送带的传输速度，增加系统稳定性，降低能耗的同时实现对指定频率的屏蔽，实现设备的自动化、智能化，适应信息时代5G发展趋势，对当前传送带的设计和发展都有着重要的工程应用价值。

发明内容

本发明目的是提供的一种磁悬浮周期支承的减振传送带，是针对以上所述现有技术存在的不足而提供的一种无接触摩擦，高速稳定、可对特定频率的振动进行抑制的新型传送带。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种磁悬浮周期支承的减振传送带，由驱动系统、磁悬浮系统和智能调控系统组成；其中，磁悬浮系统为磁斥型悬浮系统，包括永磁材料柔性传送带1和电磁铁基座2，电磁铁基座2由若干个相互独立工作的电磁铁单元21组成；智能调控系统包括智能控制器、传感器3和传送带张紧力控制器7；智能控制器连接传感器3、电磁铁单元21和张紧力控制器7；传感器3安装于永磁材料柔性传送带1和电磁铁基座2之间，永磁材料柔性传送带1固定在传送带导槽6内，永磁材料柔性传送带1、传感器3和传送带导槽6均安装在电磁铁基座2上，电磁铁基座2和传送带导槽6安装在支架8上，支架8的两端分别安装有两个辊轮5、驱动电机4和传送带张紧力控制器7，永磁材料柔性传送带1套装在辊轮5上，由驱动电机4驱动辊轮5，牵引永磁材料柔性传送带1运动；永磁材料传送带1由永磁材料层11和纤维层12构成，永磁材料层11与电磁铁基座2之间依靠互斥磁力实现支承。

本发明减振功能基于周期性地基轴向运动带的模型：

ρ[U_TT(X,T)+2VU_XT(X,T)+V²U_XX(X,T)]-PU_XX(X,T)+B(X)U(X,T)＝f,

其中，ρ是传送带的线密度，X、T分别是水平方向的坐标分量和时间，传送带沿X方向水平运动，U(X,T)是传送带的垂直方向的振幅，V是传送带的水平运动速度，P是传送带的张力，B(X)是电磁力支承等效刚度，若B(X)＝B(X+Φ)，即电磁力在水平方向是周期变化的，基于周期结构带隙理论实现滤振功能，可以屏蔽特定频率的振动，得到无量纲化的带隙图，如图4所示，图4中纵坐标表示传送带的无量纲频率，横坐标表示波数，灰色部分是带隙，表示对应的频率无法传播，振动被过滤，实际工程中主要考虑对低频的隔振减震效果，其中最低截止频率曲面方程为

如图5所示，其中ω_c表示无量纲化的最低截至频率，s是无量纲化的支承刚度，v是无量纲化的传送带速度。

作为本发明的一种优选实施方式，所述永磁材料柔性传送带由永磁材料层和纤维层组成，纤维层为上层与外载荷接触，永磁材料层为下层与电磁铁基座相对，构成一组同名磁极，根据同名磁极相互排斥原理，依靠互斥电磁力实现悬浮。

作为本发明的一种优选实施方式，所述电磁铁基座由若干个电磁铁单元组成，所述智能控制器对每个电磁铁都可进行单独控制，输出不同的电磁力，电磁铁基座2可以实现可变分布支承力，可以形成具有周期支承力的周期结构，实现特定频率的减振。

作为本发明的一种优选实施方式，所述张紧力控制器可以根据智能控制器信号调节传送带张紧力，当永磁材料柔性传送带1上的载荷变化时，传感器3俘获信号传输给智能控制器，由智能控制器经过计算处理后输出信号给电磁铁基座2和张紧力控制器7，实现永磁材料柔性传送带1的实时可控变张力，使系统在传送带张力和电磁铁基座支承力的耦合作用下，振动频率处于带隙之中，系统处于稳定状态。

本发明的有益效果是：

1.实现了永磁材料柔性传送带的指定频率减振效果；

2.实现了电磁铁基座实时可控的变分布磁力支承；

3.实现了永磁材料柔性传送带的实时可调变张力；

4.实现了永磁材料柔性传送带传输速度快，低噪音，低损耗，振动小的效果。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

图1是为本发明实施例的整体结构示意图；

图2是永磁材料柔性传送带剖面示意图；

图3是电磁铁单元和传感器单元示意图；

图4是频率-波数带隙图；

图5是最低截止频率曲面。

说明书附图中的标记如下：

1、永磁材料柔性传送带；2、电磁铁基座；3、传感器；4、驱动电机；5、辊轮；6、传送带导槽；7、张紧力控制器；8、支架；11、永磁材料层；12、纤维层；21、电磁铁单元。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

一种磁悬浮周期支承的减振传送带，如图1所示，支架上装有两个辊轮5和传送带导槽6，图中箭头方向表示辊轮旋转方向，靠近进料口端装有传感器，永磁材料柔性传送带1安装在电磁铁基座2上，并且被限制在传送带导槽6内，其中电磁铁基座2由若干个相互独立的电磁铁单元21组成，驱动电机5驱动辊轮带动传送带运动，传送带上载荷随传送带从左向右运动完成输送。

利用同名磁极相互排斥的原理，将传送带设计为带有永磁层的柔性带，用电磁铁结构设计基座，使传送带和基座之间形成一种互斥的磁力，实现无接触摩擦目标。永磁材料柔性传送带1下层的永磁材料层11和电磁铁基座之间靠互斥电磁力实现对传送带的悬浮支撑，不同位置的支承力由每组电磁铁单元21决定，由于电磁铁单元21是独立工作的，因此可以按照智能控制器的指令输出周期性的支承力，使系统成为周期结构系统，从而产生频率带隙。

传送带在额定载荷范围内有相对固定的振动频率范围，初始工况，按照图5中的截止频率关系，设定电磁支承力周期、传送带张紧力和传送速度，传感器阈值设置在初始工况之上，当传送带载荷超过传感器阈值时，传感器开始工作，将信号传输给智能控制器，再根据轴向运动带理论计算出传送带的频率带隙，智能控制器反馈给支承电磁铁单元和张紧力控制器，按照计算的周期和支承力，以及传送带的张紧力进行修正，使传送带振动频率处于带隙之中，实现减振、滤振的功能。

本发明通过设计独立可控电磁铁基座单元，通过控制电磁支承力实现周期性支撑力是易于实现的，这种周期性结构产生的频率带隙可以实现传送带的振动抑制，特定的频率可以被过滤，通过安装传感器和张力控制器使减振范围不止局限于初始工况，对于有扰动的载荷亦可实现自动调控频率带隙的功能，从而实现了较宽的频率减振抑制功能，扩大了应用范围。

以上所述仅为本发明的一种实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，可认为在这里揭示原理的各种方式均在权利要求的范围内，凡属于本发明思路下的技术方案均应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种磁悬浮周期支承的减振传送带，其特征在于：永磁材料柔性传送带(1)，置于电磁铁基座(2)上，并限制在传送带导槽(6)内，所述电磁铁基座(2)和传送带导槽(6)安装在支架(8)上，所述支架(8)一端安装有驱动电机(4)另一端安装传送带张紧力控制器(7)，所述电磁铁基座(2)由若干个电磁铁单元(21)组成，传感器(3)置于永磁材料柔性传送带(1)和电磁铁基座(2)之间，智能控制器连接传感器(3)、电磁铁单元(21)和张紧力控制器(7)。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮周期支承的减振传送带，其特征在于：所述永磁材料柔性传送带(1)由永磁材料层(11)和纤维层(12)组成，所述永磁材料层(11)与所述电磁铁基座(2)之间根据同名磁极相互排斥原理组装，依靠互斥电磁力实现悬浮。

3.根据权利要求1所述的一种磁悬浮周期支承的减振传送带，其特征在于：所述电磁铁单元(21)是独立工作的，与所述智能控制器连接，根据系统需要独立输出电磁力，组成实时可控变分布力支承的电磁铁基座(2)。

4.根据权利要求1所述的一种磁悬浮周期支承的减振传送带，其特征在于：所述张紧力控制器(7)根据所述智能控制器的输出信号调节传送带张紧力，实现永磁材料柔性传送带(1)的实时可控变张力。

5.根据权利要求3或4所述的一种磁悬浮周期支承的减振传送带，其特征在于：所述电磁铁基座(2)具有可变分布支承力，所述永磁材料柔性传送带(1)具有可调张力，当所述永磁材料柔性传送带(1)上的载荷变化时，所述传感器(3)俘获信号传输给智能控制器，由所述智能控制器经过计算处理后输出信号给电磁铁基座(2)和张紧力控制器(7)，从而对传送带张力和基座支承电磁力进行实时控制，使系统在传送带张力和基座支承力的耦合作用下对于有扰动的额定载荷时传送带亦处于稳定状态。

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